03电学实验3 测电源电动势和内阻-近4年（1997-2020）高考及2021年8省联考物理实验题大全

电学实验3 测电源电动势和内阻（解析版） 1.2020北京卷第16题 用图1所示的甲、乙两种方法测量某电源的电动势和内电阻（约为1Ω）。其中R为电阻箱，电流表的内电阻约为0.1Ω，电压表的内电阻约为3kΩ。 （1）利用图1中甲图实验电路测电源的电动势E和内电阻r，所测量的实际是图2中虚线框所示“等效电源”的电动势和内电阻。若电流表内电阻用表示，请你用E、r和RA表示出、，并简要说明理由_______。 （2）某同学利用图像分析甲、乙两种方法中由电表内电阻引起的实验误差。在图3中，实线是根据实验数据（图甲：U=IR，图乙：）描点作图得到的U-I图像；虚线是该电源的路端电压U随电流I变化的U-I图像（没有电表内电阻影响的理想情况）。 在图3中，对应图甲电路分析的U-I图像是：__________；对应图乙电路分析的U-I图像是：________。 （3）综合上述分析，为了减小由电表内电阻引起的实验误差，本实验应选择图1中的______（填“甲”或“乙”）。 【答案】 (1). ，，理由见解析 (2). C (3). A (4). 乙 【解析】(1)[1]将电源和电流表视为等效电源，电源电动势是电源本身具有的属性，电流表不具有产生电动势的本领，所以等效电源的电动势仍然为 而电流表的内阻和电动势的内阻作为等效电源的内阻，即 (2)[2]对甲图，考虑电表内阻时，根据闭合电路欧姆定律得 变形得 直接通过实验获得数据，可得 图像与纵轴截距均为电源电动势，虚线对应的斜率大小为，实线对应的斜率大小为，所以对应图甲电路分析的图像是C； [3]对乙图，考虑电表内阻时（即虚线对应的真实情况），根据闭合电路欧姆定律得 变形得 直接通过实验获得数据，可得 虚线对应的斜率大小为，实线对应的斜率大小为，虚线对应的纵轴截距为，实线对应的纵轴截距为；两图线在时，对应的短路电流均为，所以对应图乙电路分析的图像是A。 (3)[4]图甲虽然测量的电源电动势准确，但电流表分压较为明显，所以内阻测量的误差很大；图乙虽然电动势和内阻测量均偏小，但是电压表内阻很大，分流不明显，所以电动势和内阻的测量误差较小，所以选择图乙可以减小由电表内电阻引起的实验误差。 2. 2020天津卷第10题 某实验小组选用以下器材测定电池组的电动势和内阻，要求测量结果尽量准确。 电压表 （量程，内阻约为） 电流表 （量程，内阻约） 滑动变阻器 （，额定电流） 待测电池组 （电动势约为，内阻约为） 开关、导线若干 ①该小组连接的实物电路如图所示，经仔细检查，发现电路中有一条导线连接不当，这条导线对应的编号是________。 ②改正这条导线的连接后开始实验，闭合开关前，滑动变阻器的滑片P应置于滑动变阻器的________端（填“a”或者“b”） ③实验中发现调节滑动变阻器时，电流表读数变化明显但电压表读数变化不明显。为了解决这个问题，在电池组负极和开关之间串联一个阻值为的电阻，之后该小组得到了几组电压表读数U和对应的电流表读数I，并作出图像，如图所示。根据图像可知，电池组的电动势为________V，内阻为________。（结果均保留两位有效数字） 【答案】 (1). 5 (2). a (3). 2.9 (4). 0.80 【解析】①[1]因为电源内阻较小，故对于电源来说应该采用电流表外接法，图中采用的是电流表内接；故导线5连接不当，应该从电压表正接线柱接到电流表正接线柱； ②[2]开始实验前应该让滑动变阻器连入电路阻值最大，故应将滑片置于a端； ③[3][4]由图线可知图线与纵轴的交点即为电源电动势，故E=2.9V；图线与横轴的交点为短路电流I=0.50A，故可得等效内阻为 又因为在开关和电池负极之间接有的电阻，在计算过程中等效为内阻，故电源内阻为 3.2020山东卷第14题 实验方案对实验测量的精度有直接的影响，某学习小组对“测量电源的电动势和内阻”的实验方案进行了探究。实验室提供的器材有： 干电池一节（电动势约1.5 V，内阻小于1 Ω）； 电压表V （量程3 V，内阻约3 kΩ）； 电流表A （量程0.6 A，内阻约1 Ω）； 滑动变阻器R （最大阻值为20 Ω）； 定值电阻R1 （阻值2 Ω）； 定值电阻R2 （阻值5 Ω）； 开关一个，导线若干。 (1)该小组按照图甲所示的电路进行实验，通过调节滑动变阻器阻值使电流表示数逐渐接近满偏，记录此过程中电压表和电流表的示数，利用实验数据在U-I坐标纸上描点，如图乙所示，结果发现电压表示数的变化范围比较小，出现该现象的主要原因是_____。（单选，填正确答案标号） A．电压表分流 B．干电池内阻较小 C．滑动变阻器最大阻值较小 D．电流 表内阻较小 (2)